Determinación mediante simulación computacional del comportamiento mecánico de piezas impresas por FDM con diferentes estructuras en celosía

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Fecha

2021-02-03

Autores

Director

López Vaca, Oscar Rodrigo
Forero Rubiano, Ricardo

URI

http://hdl.handle.net/11634/32274

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DOI

ORCID

https://orcid.org/0000-0001-7683-3541

Google Scholar

https://scholar.google.es/citations?user=V0oEE7cAAAAJ&hl=es
https://scholar.google.es/citations?user=EyAX1aEAAAAJ&hl=es

Cvlac

http://scienti.colciencias.gov.co:8081/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0000531359
http://scienti.colciencias.gov.co:8081/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0001094947

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Descripción Dominio:

http://unidadinvestigacion.usta.edu.co

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Editor

Universidad Santo Tomás

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Resumen

En la actualidad, los métodos convencionales de manufactura se han visto bastante influenciados por la tecnología de impresión 3D, debido a sus ventajas económicas, funcionales y sus innumerables aplicaciones. De igual manera la simulación computacional de piezas obtenidas por manufactura aditiva representa un gran avance para diversas industrias. En ese sentido, este trabajo pretende determinar a través de FEA el comportamiento mecánico de piezas de Ácido Poliláctico / Hidroxiapatita (PLA/HA) obtenidas por impresión 3D con diferentes estructuras en celosía. Para esto, se parte del estudio de un ensayo de tensión experimental según la norma ASTM D638, el cual es replicado computacionalmente. Posteriormente se prueban diferentes estructuras en celosía por medio del mismo ensayo para luego ser aplicadas a un elemento mecánico. En efecto, al llevar a cabo una simulación, se deben contrastar los resultados obtenidos con situaciones reales o reportes registrados en literatura científica o ingeniería especializada, ya que, por sí misma, esta no garantiza una representación correcta de la realidad. Esto, con el fin de validar que el comportamiento obtenido con la simulación tenga lógica bajo un punto de vista físico y sea posible extrapolar el modelo a nuevas y más complejas condiciones. Por esta razón, el desarrollo del modelo computacional que prueba las diferentes estructuras en celosía en las probetas y su posterior aplicación a un injerto de PLA/HA en la zona metafisaria distal de la tibia derecha de un hombre adulto, se llevó a cabo a partir del estudio y la réplica mediante FEA del ensayo de tensión experimental. Esto, no solo dio validez a los resultados obtenidos en la simulación, sino que también permitió extrapolar los conceptos aplicados a una probeta, a un modelo real mucho más complejo (tratamiento de una fractura). Teniendo en cuenta lo anterior, el presente estudio realizado para optar al título de Ingeniero Mecánico de la Universidad Santo Tomás, aporta conocimientos en el área de la manufactura aditiva, sus materiales, su simulación computacional mediante elementos finitos, sus diversas aplicaciones y sus métodos de estudio, dando pie a futuras investigaciones sobre el tema.

Abstract

Nowadays, conventional methods of manufacturing have been seen quite influenced by 3D printing technology, due to its economic advantages, functional and its innumerable applications. In the same way, computational simulation of parts obtained by additive manufacturing represents a great advance for various industries. In this sense, this work aims to determine through FEA the mechanical behavior of Polylactic Acid / Hydroxyapatite (PLA / HA) parts obtained by 3D printing with different lattice structures. For this, it starts from the study of an experimental tension test according to the ASTM standard D638, which is computationally replicated. Later they are tested different lattice structures through the same test and then applied to an element mechanical. Indeed, when carrying out a simulation, the results obtained must be contrasted with real situations or reports registered in scientific literature or specialized engineering, already that, by itself, it does not guarantee a correct representation of reality. This, with the in order to validate that the behavior obtained with the simulation has logic under a point of physical view and it is possible to extrapolate the model to new and more complex conditions. For this reason, the development of the computational model that tests the different structures in lattice on the specimens and their subsequent application to a PLA / HA graft in the area distal metaphyseal of the right tibia of an adult man, was carried out from the study and FEA replication of the experimental stress test. This not only gave validity to the results obtained in the simulation, but also allowed to extrapolate the concepts applied to a specimen, to a much more complex real model (treatment of a fracture). Taking into account the above, the present study carried out to qualify for the title of Engineer Mechanic from the Santo Tomás University, contributes knowledge in the manufacturing area additive, its materials, its computational simulation using finite elements, its various applications and their study methods, giving rise to future research on the subject.

Idioma

spa

Palabras clave

Citación

Reyes López, J. P. (2021) Determinación mediante simulación computacional del comportamiento mecánico de piezas impresas por FDM con diferentes estructuras en celosía [Tesis de Pregrado en Ingeniería Mecánica, Universidad Santo Tomás] Repositorio Institucional

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